本發(fā)明涉及無損檢測技術(shù)領域，尤其涉及一種大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損云檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

鋼結(jié)構(gòu)是指用鋼板、鋼管、型鋼(包括鋼絲、鋼繩、鋼絞線、鋼棒)等，具有強度高、自重輕、整體剛性好、變形能力強的顯著優(yōu)點。鋼結(jié)構(gòu)在國家大型工程中逐漸得到推廣應用，預計未來幾年鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)將快速擴張，逐步成為拉動國民經(jīng)濟的主要部分但其安全問題也日益突出，為了保障人們的人身安全，工業(yè)界不得不重視大型鋼結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)研究。

無損檢測是工業(yè)發(fā)展必不可少的一項綜合技術(shù)，目前無損檢測技術(shù)包括超聲、射線、磁粉、渦流和滲透五大常規(guī)方法以及漏磁、內(nèi)窺鏡和聲發(fā)射等非常規(guī)方法。每一種檢測方法都有各自的基礎原理和檢測特點，各有優(yōu)劣。面對復雜的鋼結(jié)構(gòu)檢測對象及不同的檢測要求，隨著被檢測鋼結(jié)構(gòu)的大型化、復雜化及所處環(huán)境惡劣等問題，采用單一的無損檢測方法往往很難實現(xiàn)被檢測對象的完整評估，一般需要借助多種無損檢測方法或手段，利用各種檢測方法之間的互補性，集成融合多種檢測方法，對關鍵部件采用多種檢測手段，可以提高檢測結(jié)果的置信度。因此，結(jié)合多種無損檢測方法，提供更多更全面的信息已成為無損檢測發(fā)展的趨勢。

基于云計算和檢測集成技術(shù)的云檢測(cNDT)概念是在檢測技術(shù)集成和云計算的發(fā)展中產(chǎn)生的。隨著互聯(lián)網(wǎng)的繁榮發(fā)展，云計算從概念演變?yōu)閷嶋H行為.進入了人們的生活。云計算能夠給用戶提供可靠的、自定義的、最大化資源利用的服務，是一種嶄新的分布式計算服務模式。未來，檢測人員只需攜帶一個云檢測傳感器終端，無損檢測工作將變得更為簡單、方便、輕松。此外，基于紙張的傳統(tǒng)報告，有可能被弄濕、損壞或丟失，甚至出現(xiàn)人為篡改的可能。因此基于云平臺的大型鋼結(jié)構(gòu)無損檢測系統(tǒng)及方法將成為一種趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損云檢測系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損云檢測系統(tǒng)，包括：前端采集系統(tǒng)、現(xiàn)場處理系統(tǒng)和后端云平臺系統(tǒng)；

所述前端采集系統(tǒng)和現(xiàn)場處理系統(tǒng)，通過多數(shù)據(jù)源標準傳輸模塊與現(xiàn)場終端進行雙向通信；

所述現(xiàn)場處理模塊，用于通過單一方法對鋼結(jié)構(gòu)不同部位的檢測合成以及通過多種方法對鋼結(jié)構(gòu)同一部位的檢測合成；

所述多數(shù)據(jù)源標準傳輸模塊還包括智能變送器接口模塊STIM和網(wǎng)絡適配器NCAP；所述

智能變送器接口模塊STIM，用于傳輸檢測數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息到網(wǎng)絡適配器NCAP；

網(wǎng)絡適配器NCAP，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息進行TEDS解析、消息編碼和解碼、參數(shù)映射及用戶應用處理；

所述后端云平臺系統(tǒng)，采用超聲導波檢測，用于整體篩查鋼結(jié)構(gòu)中可能漏檢的損傷區(qū)域。

一種大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損云檢測方法，包括：通過多種檢測結(jié)果綜合評判方法及云平臺的大型復雜鋼結(jié)構(gòu)超聲導波檢測方法；

所述通過多種檢測結(jié)果綜合評判方法包括：

A通過單一方法對不同部位的檢測合成，具體包括：

A1用不同顏色對檢測過的部位進行區(qū)分，顏色深淺來表示檢測損傷程度；

A2將檢測結(jié)果賦予到建立的三維幾何模型中；

B通過多種方法對同一部位的檢測合成，具體包括：

B1對檢測部位所用不同檢測方法得到的檢測結(jié)果設置多級閾值；

B2對采用檢測方法的置信概率做評估，并結(jié)合閾值對每種檢測方法分配權(quán)重；

B3依據(jù)D-S合成規(guī)則，融合各種檢測結(jié)果與其權(quán)重，完成對目標區(qū)域的合成檢測；

B4將融合后的所有結(jié)果疊加到鋼結(jié)構(gòu)的三維幾何模型中；

B5將合成檢測的區(qū)域與各種檢測方法的結(jié)果進行鏈接，并進行整合，得出整體檢測結(jié)果；

B6根據(jù)整體檢測結(jié)果對損傷進行綜合評判。

所述云平臺的大型復雜鋼結(jié)構(gòu)超聲導波檢測方法包括：

采集鋼結(jié)構(gòu)上的超聲導波檢測信號，獲得鋼結(jié)構(gòu)攜帶的缺陷信息；

建立與被測大型鋼結(jié)構(gòu)對應的仿真模型；

將采集的超聲波檢測信號做時間反演；

通過有限元分析軟件模擬超聲導波在大型鋼結(jié)構(gòu)中的傳播過程，并將鋼結(jié)構(gòu)離散為多個節(jié)點單元輸出所有時刻的特征值；

根據(jù)聚焦運算得出損傷區(qū)域。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點：

通過信息融合技術(shù)實現(xiàn)多種檢測方法的相互取長補短，提高檢測準確率；基于云平臺的大型鋼結(jié)構(gòu)超聲導波檢測，用于整體篩查可能漏檢的損傷區(qū)域；虛擬同步交互控制軟件，實現(xiàn)檢測現(xiàn)場終端與云平臺數(shù)據(jù)交互；檢測報告自動形成軟件，防止檢測信息的遺漏或篡改。完善了面向大型鋼結(jié)構(gòu)的檢測系統(tǒng)，使大型鋼結(jié)構(gòu)的檢測技術(shù)得到了進一步的提高。

附圖說明

圖1是大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損云檢測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是智能變送器STIM設計結(jié)構(gòu)示框圖；

圖3是網(wǎng)絡適配器設計框圖；

圖4是鋼結(jié)構(gòu)損傷多種檢測結(jié)果綜合評判示意圖；

圖5a、5b和5c是單一方法對不同部位的檢測圖；

圖6是多種方法對同一部位的檢測圖；

圖7是信息融合合成整體檢測圖；

圖8是基于云平臺的鋼結(jié)構(gòu)超聲導波檢測示意圖；

圖9是信號的時間反演聚焦示意圖；

圖10是無損云檢測平臺系統(tǒng)交互示意圖；

圖11是無紙化報告生成流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。

如圖1所示，為大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損云檢測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)包括前端采集系統(tǒng)、現(xiàn)場處理系統(tǒng)和后端云平臺系統(tǒng)；

所述前端采集系統(tǒng)和現(xiàn)場處理系統(tǒng)，通過多數(shù)據(jù)源標準傳輸模塊與現(xiàn)場終端進行雙向通信；

所述現(xiàn)場處理模塊，用于通過單一方法對鋼結(jié)構(gòu)不同部位的檢測合成以及通過多種方法對鋼結(jié)構(gòu)同一部位的檢測合成；

所述多數(shù)據(jù)源標準傳輸模塊還包括智能變送器接口模塊STIM和網(wǎng)絡適配器NCAP；所述

智能變送器接口模塊STIM，用于傳輸檢測數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息到網(wǎng)絡適配器NCAP；

網(wǎng)絡適配器NCAP，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息進行TEDS解析、消息編碼和解碼、參數(shù)映射及用戶應用處理；

所述后端云平臺系統(tǒng)，采用超聲導波檢測，用于整體篩查鋼結(jié)構(gòu)中可能漏檢的損傷區(qū)域。

STIM的總體設計如圖2所示，功能主要是向NCAP傳輸檢測數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。在IEEE1451.2協(xié)議中，定義了NCAP和STIM之間的信息交換和控制的物理接口TII。STIM與NCAP之間的數(shù)據(jù)通信是通過TII定義的傳輸協(xié)議進行的。協(xié)議主要包括了觸發(fā)和傳遞兩部分。首先是觸發(fā)，包括了以下四個步驟，NCAP將NTRIG置有效，STIM將NACK置為有效，NCAP置NACK為無效，經(jīng)過一段延遲后，NCAP和STIM即可以進入數(shù)據(jù)傳輸部分。數(shù)據(jù)傳輸主要經(jīng)過以下幾個動作順序：NCAP將NIOE置為使能，NCAP等待STIM將NACK置為有效，NCAP寫入操作和地址命令，接著讀取STIM傳來的數(shù)據(jù)，然后將NIOE置為禁止使能，最后STIM將NACK置為無效。

網(wǎng)絡適配器NCAP的設計框圖如圖3所示，NCAP是外部網(wǎng)絡與1451.X STIM之間一個重要的網(wǎng)關，其功能由IEEE1451.1和IEEE1451.0定義，包括：TEDS解析、消息編碼和解碼、參數(shù)映射、用戶應用處理和WLAN接口等。依據(jù)NCAP特點，本設計選用基于ARM 9的硬件結(jié)構(gòu)，完成系統(tǒng)管理及數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸和其它外圍功能的操作。嵌入式操作系統(tǒng)選用內(nèi)核源碼開放的μCLinux與ARM體系處理器相結(jié)合，發(fā)揮μCLinux系統(tǒng)支持各種協(xié)議及存在多進程調(diào)度機制的優(yōu)點，使開發(fā)周期縮短，擴展性增強。智能變送器對測量信號進行各種處理后，通過MMI混合接口傳輸給NCAP，并將分析結(jié)果通過網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h程計算機，實現(xiàn)對整個傳感器網(wǎng)絡的實時控制的功能。

無紙化檢測報告自動形成軟件，在Microsoft8Windows Mobile 5.0平臺的系統(tǒng)上進行軟件開發(fā)，采用C#語言，以Microsoft8SQL Server Compact Edition4.0為支撐的綜合性后臺數(shù)據(jù)庫，并采用NET CF中的ADO.NET進行數(shù)據(jù)連接。

本實施例還提供了一種大型復雜空間鋼結(jié)構(gòu)無損檢測方法，該方法包括：通過多種檢測結(jié)果綜合評判方法及云平臺的大型復雜鋼結(jié)構(gòu)超聲導波檢測方法；

所述通過多種檢測結(jié)果綜合評判方法(如圖4所示)包括：

通過單一方法對不同部位的檢測合成(如圖5a、5b和5c所示)，具體包括：

用不同顏色對檢測過的部位進行區(qū)分，顏色深淺來表示檢測損傷程度；

將檢測結(jié)果賦予到建立的三維幾何模型中；

通過多種方法對同一部位的檢測合成(如圖6所示)，具體包括：

對檢測部位所用不同檢測方法得到的檢測結(jié)果設置多級閾值；

對采用檢測方法的置信概率做評估，并結(jié)合閾值對每種檢測方法分配權(quán)重；

依據(jù)D-S合成規(guī)則，融合各種檢測結(jié)果與其權(quán)重，完成對目標區(qū)域的合成檢測；

將融合后的所有結(jié)果疊加到鋼結(jié)構(gòu)的三維幾何模型中；

將合成檢測的區(qū)域與各種檢測方法的結(jié)果進行鏈接，并進行整合，得出整體檢測結(jié)果(如圖7所示)；

根據(jù)整體檢測結(jié)果對損傷進行綜合評判。

所述云平臺的大型復雜鋼結(jié)構(gòu)超聲導波檢測方法，該方法采用超聲導波檢測，用于整體篩查可能漏檢的損傷區(qū)域(其檢測示意圖如圖8所示)，包括：

采集鋼結(jié)構(gòu)上的超聲導波檢測信號，獲得鋼結(jié)構(gòu)攜帶的缺陷信息；

建立與被測大型鋼結(jié)構(gòu)對應的仿真模型；

將采集的超聲波檢測信號做時間反演；

通過有限元分析軟件模擬超聲導波在大型鋼結(jié)構(gòu)中的傳播過程，并將鋼結(jié)構(gòu)離散為多個節(jié)點單元輸出所有時刻的特征值；

根據(jù)聚焦運算得出損傷區(qū)域(其原理如圖9所示)。

后端云平臺系統(tǒng)與現(xiàn)場處理系統(tǒng)之間主要依托云服務端虛擬同步交互控制軟件，實現(xiàn)連接請求、數(shù)據(jù)交互、實時遠程控制，其交互過程如圖10所示。云服務端控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場檢測主控網(wǎng)絡(服務端)和云服務端受控網(wǎng)絡(客戶端)。受控網(wǎng)絡提供服務，同時保持客戶端在一種比較穩(wěn)定的狀態(tài)；主控網(wǎng)絡請求服務，根據(jù)用戶的權(quán)限進行申請所需服務。主控網(wǎng)絡將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)經(jīng)初步處理后申請數(shù)據(jù)交互發(fā)送至受控網(wǎng)絡，并申請實時遠程控制進行進一步的數(shù)據(jù)分析處理，并把分析處理結(jié)果實時傳輸回檢測現(xiàn)場。

最終檢測完畢，通過無紙化檢測報告自動形成軟件，生成檢測報告，主要流程如圖11所示。無紙化檢測報告自動形成軟件安裝至移動手持智能終端上，在軟件界面選擇檢測裝置類型，根據(jù)其關鍵詞可以在移動設備上連接訪問后臺數(shù)據(jù)庫，完整讀取本次檢測所需電子報告文檔模板，所有不同檢測項目對應的模板以原有紙質(zhì)報告為藍本制作，并預置在后臺數(shù)據(jù)庫中可直接調(diào)用。之后從現(xiàn)場獲取初始檢測數(shù)據(jù)并初步分析結(jié)果讀入報告中，當在“采集完成”按鈕處接收到來自用戶的觸發(fā)指令時，將數(shù)據(jù)無線上傳至云端服務器進一步的處理分析，退至后臺保持等待，等云檢測平臺的進一步數(shù)據(jù)處理分析完，反饋的缺陷結(jié)果及解決方案等將觸發(fā)程序繼續(xù)運行自動將結(jié)果數(shù)據(jù)讀入檢測報告，所有項目在處理完畢后，均自動標上時間和日期標記，最后生成可直接打印的完整報告以供打印、匯報，并及時存儲在后臺數(shù)據(jù)庫。報告記錄了所檢測項目的原始數(shù)據(jù)、結(jié)果、解決方案、時間、操作人員等數(shù)據(jù)信息，可以用于日后隨時取用，以便日后有針對性的對重點發(fā)生過的問題進行檢測。

雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。